统计过程控制图的原理及其在质量管理中的运用

　　当前一些企业的管理措施通过对已经出现的产品质量进行检查、评估，并抽样检测样本产品的质量情况，通过对不合格的产品进行原因分析，发现产品生产流程中的问题，进而解决影响产品质量的不利因素，这种补救方法往往是事后的行为，不能避免不利因素对产品质量产生的影响。统计过程控制通过对生产流程各个工序进行监控，能够有效预防可能出现的产品质量问题；对统计过程控制进行深入的研究分析，有助于降低企业生产成本，提高产品质量，提升企业综合利润。

　　1 统计过程控制的基本思想

　　首先，统计过程之所以能够在产品质量控制中起到较为明显的作用，主要取决于以下几方面因素：产品在生产过程中尽管采用同样的工艺和工序，但得到的产品质量特性是波动的，无法保持相同的水平。因为产品质量影响因素多，操作人员的技能、材料的差别、生产环境的变化等都会改变产品的质量，而且这些因素在产品不断生产过程中呈现波动状态，也导致产品的质量持续波动，波动的幅度大小取决于影响因素的变化情况，尽管无法明确量化波动幅度，但可以肯定产品质量的波动一直存在。统计过程控制能够将产品质量的波动因素进行划分，分为偶然因素和异常因素两种情况，进而更为准确地把握产品质量。

　　其次，运用统计分析的相关理论可以找到产品质量的波动规律，进而实现对产品质量的有效控制。在特定的环境状况下，不改变其他的影响因素条件时，可以利用统计规律找到产品质量的波动幅度和波动频率，更加有效地把控产品质量。一般来说，如果产品质量符合统计学上的某种典型分布，则可以确定产品在生产过程中不存在异常因素，只存在使产品质量产生波动的偶然因素。如果产品质量相对于典型分布出现较大的偏差，则证明产品生产过程中偶然因素造成的影响偏大。质量管理人员通过统计控制工具及时对影响产品质量的异常因素进行查找并确定，在最短时间内解决异常因素，确保产品质量不受大的影响。

　　2 统计过程控制图的原理

　　统计过程控制图通过中心线和控制线，并结合统计原理实现对产品质量的曲线绘制，将产品质量对应的点描绘在坐标系上，进而实现产品质量的直观表述。由于产品质量的表述点相对离散，运用概率统计的分析方法能够从离散的数据点中找到产品质量的分布规律，也可以通过数据点的分布获得产品的生产质量和加工质量变化。控制图的设计主要体现了以下几方面的数学思想。

　　2.1 正态分布原理

　　由于任何产品质量都存在一定幅度的波动，这些波动随着环境、操作人员技术能力以及生产材料等影响因素的波动而变化。其中任何一项因素的变化都会给产品质量带来直接的影响，统计规律中认为正常情况下的产品质量分布服从正态分布，实际上很多产品的质量统计也验证了这一观点。因此就可以正态分布作为基础，对产品质量进行有效监控。

　　2.2 标准差定理

　　标准差定理也源于正态分布，在产品质量满足正态分布的前提下，距离分布中心三倍的标准差范围内包含的图形面积是总面积的99.73%。根据这一统计学规律，我们可以定量地确定产品质量的波动范围在分布中心附近三倍标准差范围之内，当异常因素产生的影响使得产品质量不符合这一规律时，就可以认为产品质量波动异常，需要查找异常因素以解决问题。

　　2.3 小概率准则

　　由正态分布原理和标准差原理可知，在正常生产情况下，产品质量超过分布中心三倍标准差之外的概率只有0.27%，证明了异常情况出现的概率很小，也在一定程度上保证了产品质量，如果出现异常情况的概率超过这个标准，则需要对产品生产过程进行检查控制。

　　2.4 反证法思想
　　
　　根据正态分布、标准差定理与小概率准则可知，在生产流程、生产工艺都符合要求的情况下，得到的产品质量应该在可控范围内得到保证。如果产品质量分布与标准正态分布存在较大的差别，或者产品质量异常的情况远远超过标准，则可以证明产品的生产环节出现了问题，应该停止继续生产，并根据产品生产流程逐步查找影响产品质量的异常因素，降低异常情况对产品质量带来的损失。

　　3 统计过程控制在质量管理中的应用

　　3.1 质量管理系统的建立

　　应用统计过程对产品质量进行管理时，应该根据产品的特点和生产流程，建立科学完善的产品质量控制系统。

　　首先，企业应该建立全面的产品质量控制数据库，及时将产品质量生产过程中各个环节的数据信息导入数据库，根据信息种类的差别进行分类保存，数据库应该具有快速检索功能，方便产品质量管理者能够快速地查找获得需要的数据信息。

　　其次，企业应该建立完整的问题处理系统，能够在发现问题时，及时采取有效措施进行应对，确保产品质量得到控制，对于一些干扰性因素带来的影响要及时诊断和解决，生产出来的产品质量满足使用需求，产品质量的管理也尽量实现闭环管理。除此之外，产品质量的信息要准确实用。产品在生产过程中经常需要对产品质量进行检查，管理者不能对所有的产品进行全部检查，因此需要信息管理档案能够快速地提供需要检查的产品质量信息，方便管理者快速对产品质量进行总体的判断。因此也要求信息管理档案中的产品质量信息符合实际情况。

　　最后，产品信息系统要能够给产品质量管理人员提供决策参考。产品生产过程除了生产流程中的各个影响因素会对产品质量产生直接影响外，外界环境的变化、企业自身战略方向的调整，也会改变产品质量预期。总的来说，企业需要不断提高产品质量，同时根据客户需求改变产品质量品质，有效地处理产品质量改进过程中出现的各种问题。这些都离不开企业对产品质量信息的有效管理，产品质量信息管理的重要目的之一就是为管理人员做出质量控制提供参考。因此信息系统数据库也应该具有这一属性。

　　3.2 选择受控的产品质量特性

　　将统计过程应用于实际中的产品质量控制时，常常将产品质量特性根据产品性质划分为计数值和计量值。前者通过统计分析产品质量的离散性特点进行控制，如果管理人员需要利用计数值对质量进行管理，数据选取离散性较大的点，并不要选择数值的中间数，以便能够更加准确地反映数据特性。通过统计调查产品中的次品数和正品数能够对产品质量有更加清楚的认识。可以通过检查具体个体产品上的瑕疵、裂痕等问题，对产品生产过程工艺中的问题有更加充分的认识。计量值利用仪器检查连续性的数值获得批量的产品特性信息。采用计量值能够更加准确地获得产品的质量变化特征，具体来说产品的重量、体积以及温度等信息都可以作为计量值。

　　由于影响产品质量的因素较为复杂，在实际生产过程中不能对所有的影响因素进行检测，经常需要设置一些重要的质量检测指标，对于生产工艺中的关键流程进行控制，可以有效确保产品的质量。一般来说，设置产品质量的特性指标时，主要包括下列工序：(1)对产品质量起到关键影响的工序；(2)生产流程中容易出现不稳定的工序；(3)历史记录信息中出现问题次数多的工序；(4)一些需要进行特殊处理的工序；(5)影响后期产品质量优化的工序。

　　4 统计过程控制实施过程中的几点建议

　　将统计过程控制应用于实际产品质量管理中也会存在一些问题，比如投入大量的人力物力进行质量管理，但并没有收到预期的成效，大量的数据收集处理工作也没能产生明显的质量提高效果。也有一些管理人员由于专业质量欠缺，无法有效利用数据信息对质量进行有效的管理。

　　现根据实际统计过程控制中出现的一些问题，给出以下建议以便更好地实现对产品质量的控制：(1)完善产品质量生产管理制度，建立严格的产品质量管理体系，按照标准的生产工艺进行生产，并加强对产品质量的监督和管理，使得产品质量控制能够落到实处。(2)尽管统计过程控制基于数学理论，对于产品质量控制有着良好的指导作用，但在实际应用过程中，还是尽量根据实际情况选择最简单实用的方法进行管理，简单的方法更加方便员工的理解和认识，往往能起到更好的效果。(3)利用统计过程控制对产品质量进行管理时，为了确保产品质量的管理能够起到指导作用，必须确保原始数据的准确性，只有及时、准确的数据才能确保统计过程质量控制方法的有效性。(4)分析结果出来后，应根据图表的变化趋势，分析异常因素产生的原因，找出根源，及时处理，并防止同类情况再次发生，所以统计过程控制方法和纠错措施结合使用，才能发挥统计过程控制方法的优势。

　　当生产过程不处于统计控制状态时可采取如下措施：(1)首先应该寻找产生异常的原因。在找原因时应先从自己着手，或从内部着手，譬如记录、计算、作图等是否有错，测量是否正确，操作有无不当之处，工具是否有缺损，机器是否疲劳，材料有无变化，电压是否有波动等。(2)当异常数据点不多时，在确认原因后，消除降低质量的异常因素，同时去掉异常数据点对应的一组数据，重新计算中心线和控制界限。然而在重新计算时，不应去掉对质量有利的数据，也不能去掉虽使质量降低但不能消除异常原因的数据。(3)重新计算后，如果仍有一点在控制界限之外时，可补充到个体样本后重新计算与考察，此时只允许一点在控制界限外；如果有两点在控制界限外的话，可补充到个体样本后重新计算与考察。如果有两点在控制界限外的，仍属过程受控。当异常数据比例较大时，应改进生产过程，重新计算数据，并重新计算中心线和控制界限。

　　5 结语

　　统计过程控制对产品质量的保证有着重要影响，利用数学方法建立产品质量数据库，根据管理人员要求对产品质量进行有效控制，能够及时发现产品质量中的关键影响因素。

　　当产品质量与理论上的产品质量分布存在严重偏离时，可以通过检查产品生产流程中的关键工艺，实现对产品质量的控制和管理。根据产品生产特性，对影响产品质量的关键因素进行控制，实现产品质量的优化和提高。

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